Χρήση υπολογιστικών εργαλείων για την προσομοίωση της λειτουργίας της ηλεκτρικής καμίνου τόξου παραγωγής χάλυβα

Σγαρδέλης, Δημήτριος; Sgardelis, Dimitrios

dc.contributor.author	Σγαρδέλης, Δημήτριος	el
dc.contributor.author	Sgardelis, Dimitrios	el
dc.date.accessioned	2019-05-09T10:26:59Z
dc.date.available	2019-05-09T10:26:59Z
dc.date.issued	2019-05-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48670
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15989
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Χάλυβας	el
dc.subject	Ηλεκτρική κάμινος	el
dc.subject	Λογισμικό	el
dc.subject	Μεταλλουργία κάδου	el
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Steel	en
dc.subject	Electric arc furnace	en
dc.subject	Software	en
dc.subject	Ladle furnace	en
dc.title	Χρήση υπολογιστικών εργαλείων για την προσομοίωση της λειτουργίας της ηλεκτρικής καμίνου τόξου παραγωγής χάλυβα	el
dc.title	Simulation of an electric arc furnace for steel production through software	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μεταλλουργία	el
heal.classification	Metallurgy	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-22
heal.abstract	Ο χάλυβας ως κράμα αποτελεί ένα από τα πιο διαδεδομένα τεχνικά υλικά σε κατασκευές, αλλά και στην καθημερινότητα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε προσπάθεια μοντελοποίησης συγκεκριμένης παραγωγικής διαδικασίας χάλυβα μέσω υπολογιστικού προγράμματος, με σκοπό τη μελέτη ισοζυγίων μάζας της διαδικασίας. Μια από τις βασικότερες μεθόδους αποτελεί η τήξη scrap (παλαιοσιδήρου) μέσω ηλεκτρικής καμίνου, η ρύθμιση της σύστασης του ρευστού μετάλλου κατά τη δευτερογενή μεταλλουργία και η χύτευση του υγρού χάλυβα σε ημιέτοιμο προϊόν. Η παραγωγική διαδικασία, η οποία αποτυπώθηκε, βασίστηκε στη παραγωγική διαδικασία του χαλυβουργείου του εργοστασίου Σιδενόρ Βιομηχανική Χάλυβα Α.Ε. Προκειμένου να γίνει προσέγγιση της διαδικασίας χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα “HSC Chemistry 9” της εταιρείας “Outotec Oyj”. Το υποπρόγραμμα, το οποίο επιλέχθηκε ήταν το Flowsheet Simulation το οποίο δίνει δυνατότητα δημιουργίας διαγράμματος ροής της διαδικασίας. Εντός του συγκεκριμένου υποπρογράμματος η διαδικασία διακρίνεται σε τρία βασικά σημεία: ηλεκτρική κάμινος τόξου, μεταλλουργία κάδου και χύτευση. Στις μονάδες αυτές δημιουργήθηκαν όλα τα ρεύματα εισόδου και εξόδου και συμπεριλήφθηκαν οι βασικές αντιδράσεις, που πραγματοποιούνται. Λόγω των περιορισμών του λογισμικού πραγματοποιήθηκαν παραδοχές, χωρίς να επηρεάζεται η ακρίβεια της προσομοίωσης. Οι παραδοχές είναι οι εξής:  Η βάση υπολογισμού των ρευμάτων και των δεδομένων εισόδου είναι 80 tn μετάλλου στην έξοδο της χύτευσης  Καθώς δεν υπάρχουν μετρήσεις για όλα τα ρεύματα της διαδικασίας, κάποιες πληροφορίες αντλήθηκαν μέσω βιβλιογραφικής ανασκόπησης και προστέθηκαν στο μοντέλο  Κατά την παραγωγική διαδικασία της ΣΙΔΕΝΟΡ, αφού το ρευστό μέταλλο αποχυθεί στον κάδο, ο κάδος δεν προωθείται αμέσως προς τη μεταλλουργία κάδου, αλλά υπάρχει ένα ενδιάμεσο στάδιο, κατά το οποίο γίνονται προσθήκες συλλιπασμάτων, καθώς και ανάδευση με αργό. Αυτό το στάδιο δεν αποτυπώθηκε ανεξάρτητα ως διεργασία στο διάγραμμα ροής, αλλά ενσωματώθηκε στη διεργασία της Μεταλλουργίας Κάδου. Έχει βρεθεί ότι αν συμπεριλαμβανόταν στην προσομοίωση αυτό το ενδιάμεσο στάδιο, οι υπολογισμοί θα γίνονται περισσότερο πολύπλοκοι χωρίς να υπάρχει ιδιαίτερη διαφορά στα αποτελέσματα  Επειδή δεν μπορούν να συμπεριληφθούν στο HSC οι χρονικές μεταβολές της σύστασης ορισμένων ρευμάτων π.χ. της ποιότητας των απαερίων της ηλεκτρικές καμίνου τόξου που διαφοροποιείται ανάλογα με το στάδιο επεξεργασίας εντός της καμίνου, αναζητήθηκαν στη βιβλιογραφία και αξιολογήθηκαν συνεχείς μετρήσεις από τις οποίες προέκυψαν οι σχετικοί μέσοι όροι για τον προσδιορισμό της μέσης ποιότητας ρευμάτων όπως για παράδειγμα προσδιορίστηκε η αναλογία CO και CO2 στα απαέρια της καμίνουΕπειδή υπάρχουν ορισμένα συστατικά που μπορεί να κατανέμονται σε περισσότερα του ενός ρεύματα για την εύρεση των συντελεστών κατανομής χρησιμοποιήθηκαν πραγματικά δεδομένα συστάσεων ενός συστατικού στα επιμέρους ρεύματα  Οι μορφές των οξειδίων του σιδήρου, οι οποίες συναντώνται στα ρεύματα εξόδου είναι δυο: ο αιματίτης και ο βουστίτης. Η σχετική παρουσία του ενός ή του άλλου στα επιμέρους ρεύματα δεν είναι πάντοτε σαφώς προσδιορισμένη, η δε μετατροπή του ενός στο άλλο εξαρτάται κάθε φορά από τις οξειδοαναγωγικές συνθήκες που επικρατούν στην κάθε διεργασία. Θεωρήθηκε ότι ο αιματίτης βρίσκεται σε όλα τα ρεύματα εξόδου πλην στο ρεύμα του μετάλλου. Στο τελευταίο ρεύμα το οξείδιο του σιδήρου το οποίο περιέχεται στη συγκεκριμένη φάση θεωρείται ότι είναι ο βουστίτης  Σε ορισμένα ρεύματα, τα οποία αφορούν κυρίως πολύ μικρές απώλειες σε υλικό της ηλεκτρικής καμίνου, της μεταλλουργίας κάδου και της χύτευσης δόθηκαν μηδενικές τιμές . Ο λόγος είναι ότι η ποσότητα των ρευμάτων είναι τόσο μικρή, ώστε να μην επηρεάζει τους υπολογισμούς  Τα ρεύματα απωλειών ενέργειας και ηλεκτρικής ενέργειας των μονάδων δεν υπολογίστηκαν κατά την προσομοίωση, καθώς δεν προσεγγίστηκε το ισοζύγιο ενέργειας της διαδικασίας. Η απεικόνισή τους στο διάγραμμα γίνεται για λόγους πληρότητας της διαδικασίας  Λόγω του γεγονότος ότι το πρόγραμμα δεν διαθέτει την ένωση Fe2O3 σε υγρή μορφή, θεωρήθηκε ότι οι ποσότητες που προκύπτουν μπορούν να αποτυπωθούν σε στερεή μορφή του αιματίτη Το αποτέλεσμα της διαδικασίας αποτελεί ένα ισοζύγιο μάζας με σκοπό την παραγωγή σιδήρου προς χύτευση 80 tn με προκαθορισμένη χημική σύσταση. Στη συνέχεια πραγματοποιείται μια ανάλυση ευαισθησίας της προσομοίωσης, μεταβάλλοντας συγκεκριμένες παραμέτρους. Τέλος, γίνεται μια σύνοψη των αποτελεσμάτων της διαδικασίας και σχολιασμός τους.	el
heal.advisorName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Παπαευθυμίου, Σπύρος	el
heal.committeeMemberName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.
heal.fullTextAvailability	true